开题报告一、课题名称聚丙烯酰胺的制备。

（一）主要原料极其规格丙烯酰胺聚合级工业品M E TA MS 工业级（甲基氧代乙基二甲基氨甲基硫酸酯）（二）制法丙烯酰胺与适宜的阳离子单体（如ME T AM S）在水-特丁基醇（TB A）中自由基催化下发生沉积共聚合反应而制得聚丙烯酰胺。

（三）流程说明配制好的50%液态丙烯酰胺单体溶液，通过离子交换塔，除去聚合抑制剂铜离子后，间断的加入沉积共聚合反应器然后加入精致水、蜜白胺和循环的TB A溶剂，再加入液态缓冲剂氯化铵，用氮气吹扫，除去残余的氧后，再加入催化剂-活化剂溶液。

在聚合反应器中进行绝热反应，温度为50~60度、反应时间5~6h 聚合物的收率是定量的。

产物为悬浮于水和TB A中的微粒。

通过离心机分出水和TB A，再将粒料在干器中进行干燥包装出厂母液经精制循环使用。

二、课题研究的目的和意义设计一种聚丙烯酰胺的生产工艺流程，能用于中试生产，工业及民用水处理的需求。

聚丙烯酰胺再合成水溶性聚合物中是用途最广、用量最大的，自五十年代用于造纸工业作为添加剂，已有四十多年的历史。

采用不同的聚合工艺，引入不同的官能团，可得到一系列具有不同分子量和不同电荷密度的产品，使其应用范围更加广泛，现已被称为标准的造纸助剂。

据报道，美国1985年用于造纸作为助流助滤剂的PA M为8700吨，1985—1990年间增长6—10%。

因此研究和开发高质量的PA M具有一定的理论价值和实际意义。

本课题的目的是研制出一种固含量高、分子量高、溶解迅速、稳定好、单体残存量少的聚合物乳胶产品，要求其生产工艺简单，生产成本低的生产工艺流程。

三、课题研究的对象聚丙烯酰胺产品规格：有聚丙烯酰胺粉剂、非离子型和阴离子型干粉、胶体等。

聚丙烯酰胺产品用途：用作油田泥浆处理剂、污水处理剂、纺织上浆、纸张补强剂、絮凝剂等，广泛应用于石油、冶金、纺织、食品等工业。

1、石油工业聚丙烯酰胺虽然对水的表面张力降低很小，但分子中有活性基团，吸附于界面之后，能改变界面状态，多年来作为增稠剂、降失水剂、絮凝剂、分散剂、降阻剂、阻垢剂、流度控制剂用于石油工业，提高钻井流体流动性和石油采收率，并减少流体阻力。

作为泥浆性能调整剂，经常使用的是部分水解聚丙烯酰胺。

其作用是调节钻井液的流变性，携带岩屑，润滑钻头，减少流体流失等。

用PA M调节的钻井泥浆相对密度低，固体含量少，能减轻对油气层的压力和堵塞，容易发现油气层，并有利钻井。

此外，还可大大减少卡钻事故，减轻设备磨损，并能防止井漏和坍塌，使井径规则。

在提高石油采收率的三次采油方法中，聚合物驱油技术占有重要地位在油田生产过程中，由于地层的非均质性，常产生水浸问题，需要进行堵水。

PAM类堵水剂的发展甚快，用量大，具有对油和水渗透能力的选择性。

选择性堵水这一点是其他堵水剂所没有的。

采用P AM还可调整地层内吸水剖面及封堵大管道，实践中已见到良好效果。

从70年代以来，国际上发展起来一种新型发醇产品—黄原胶，它是由甘蓝黑腐单细胞菌以碳水化合物为主要原料（如玉米、淀粉等），经生物工程的手段得到的一种高分子微生物聚合物。

由于它具有流边学特性，耐盐性能，增稠效果等，在油田开发方面较之PA M有明显的技术优势，对钻井泥浆、防止井喷有明显的作用，以后可能取代PA M用于三次采油。

2、医药工业PA M水凝胶的特点之一是，某一零界温度下，它在水中的溶胀性随温度的微小变化发生激剧的突变，体积变化可达几十至几百倍。

根据这一性质可用于某些水溶液的提浓过程，而免除使用高温，这对一些有机物质或生物物质的提取很有价值。

除可用来分离保持生物活性的物质外，PAM的水凝胶还可用于药物的控制释放和酶的包埋、蛋白质电泳、人工器官材料、接触眼睛片等。

P A M还是制备农药可湿性粉剂的最重要的分散剂。

3、化工工业聚丙烯酰胺在化工方面的应用是其主要的用途，在精制硫酸亚铁、硫酸铜、无水芒硝、氢氧化铝以及水处理的过程中，聚丙烯酰胺都发挥着重要的作用。

（1）亚铁七水化合物是生产钛白的主要副产品，其产量约为钛白的3倍。

这些副产品如不加以综合利用，在经济上是极大的浪费，也造成环境污染。

而从硫酸亚铁出发，可制造一系列有价值的铁化合物，为它们提供了一种廉价而又方便的含铁原料来源，用聚丙烯酰胺作絮凝剂精制硫酸亚铁是关键的一个环节。

（2）聚丙烯酰胺也可以作为絮凝剂用于生产硫酸铜的新工艺。

由于铜盐有着广泛的用途，又加上近年来微肥和饲料工业对硫酸铜新的需求，更加剧了硫酸铜的供求矛盾，旧工艺已远远不能满足市场需要，所以开发了一种制取硫酸铜的新工艺。

以铜精粉为原料生产硫酸铜不但能连续大量生产，而且由于铜精粉比废紫铜价格低，并能节约电能，古市场前景很好。

在新工艺中对静化除杂后的硫酸铜液进行剧烈搅拌后加入改性聚丙烯酰胺，进行液固分离。

（3）在制无水芒硝的过程中，聚丙烯酰胺与碳酸氢钠、浑硝水一起作为助沉剂。

无水芒硝是大吨位产品，用它可以生产硫化碱、硅酸钠和群青染料；在造纸工业中可用于生产硫酸盐纸浆；在玻璃工业中可代替纯碱使用；在医药工业中可作为利尿药和泻药。

故在国民经济中有着重要意义。

随着国民经济的发展，我国无水芒硝工业开始较大规模的发展，对聚丙烯酰胺的需求也将大大增加。

4、陶瓷工业作为电子陶瓷的分散剂，要求它必须与黏合剂、塑化剂等组分相匹配，且能烧尽，不流炭或其他污染，并且价格不高。

而聚丙烯酰胺作为活性剂，由于亲水基、疏水基、位置、大小可调，分子结构可程梳状，又可程现多支链化，对分散微粒表面覆盖及包封效果比普通表面活性剂强得多，分散体系更易稳定、流动，因此多选用PA M。

5、纺织、印染工业在纺织、印染工业中，PA M用作上浆剂、织物整理剂，利用起吸湿性强的特点，能减少纺细纱时的断线率。

用作涂料印花助剂时，牢度大，鲜艳度高，还可用作匀染剂等。

6、建筑工业（1）聚丙烯酰胺可用来提高湿法水泥制造中沉降槽的生产能力和水泥的可滤性改善窑料均一性。

改进无机材料和木质纤维为基础的绝热板中纤维和添加剂的留着率。

（2）在土壤改良中PAM可以增加土壤团粒结构的坚固性，增加土壤的含水率及土壤结构的承载负荷。

（3）PAM凝胶可用于建筑物的填缝、修复及堵漏。

（4）可用作墙板（纸）、石棉制品等的胶粘剂。

（5）还可用作矿床、池塘、水坝、地基等的灌浆材料。

7、造纸工业在纸料中加入PA M，能提高细小纤维和填料粒子在网上的留着率，加速纸料本身的脱水，这在脱水的最初阶段非常明显。

PA M的作用机理是浆料中的颗粒靠电中和或架桥而絮凝，使固体颗粒相互团集，得以在滤布上保留下来。

同时絮块的形成也能使浆料中的水更易滤出。

此外，还能减少纤维在白水中的流失量，有利于提高过滤和沉淀等回收设备的效率，提高纸的湿强度和干强度，促进长纤维抄纸时的分散，增加纸浆液的稳定性及填料和颜料的粘结等。

8、采矿业在采矿过程中，通常使用大量的水，最后常需回收水中有用固体物，并将废水净化回收使用。

应用P AM絮凝，可促进固体的下沉、液体的澄清和泥饼的脱水，从而可提高生产效率，减少尾矿流失和水的消耗，降低设备投资和加工成本，并免除环境污染。

铀矿提取是P AM最早的应用之一，用酸或磺酸盐溶液沥取铀矿石时，在沥取和浓缩的过程中，添加PA M处理非常有效。

9、其他方面P A M与硅溶胶复合为X G—1消光剂，可降低革面的光泽，防止因树脂涂层过于光亮而引起的塑料感，以满足人们追求真皮感风格。

故其作为涂饰助剂越来越受到重视。

把一种分子量达1600~1800万的PA M的氧化物加入水中，与水分子结合成聚集体，在超高压、超高速喷射时这种水合的大分子来不及进行结构调整和结构松弛，结果是大大增加了喷射液的刚度，从而大大提高了喷射液的穿透和切割能力以及切割精度。

此法特别适用于切割橡胶和橡胶制品，具有良好的应用前景。

在制糖过程中添加1~4p p m高分子量HP AM，可加速蔗汁中微细粒子的下沉，促进过滤和提高滤液的清澈度。

采用PA M的季铵盐能有效地脱除糖水溶液的颜色。

在电镀液中添加PA M能使金属沉淀匀化使镀层更加光亮；利用线性大分子在液体流动中的剪切取向，可抑制湍流发展，减少能耗，因而能用于流体输送中管路的减阻。

此外，PA M涂于船舶表面，可降低航行阻力。

PAM尚可用作金属铸造中的砂模胶合剂，金属的防锈保护膜，化肥结团剂以及油墨、涂料、乳胶漆的稳定剂等。

随着科技的发展和化工工业的进步，聚丙烯酰胺的用途将会更加广泛，需求量也将大大增加。

四、国内外研究现状、水平和发展趋势由于PA M系列产品主分子链上带有较活泼的侧基—酰胺基，因此使其具有絮凝剂、增稠剂、表面活性剂、减阻剂、阻垢剂、稳定剂等作用。

目前，该类产品已广泛地应用于造纸，选矿，采油，冶金，建材，食品加工，污水及引进水处理等行业。

1989年世界产量已超过20万吨。

我国于70年代初开始生产和应用P A M及其衍生物产品，主要应用于石油工业中的钻井和采油等，其使用产品至今仍以丙烯酰胺及其衍生物的水溶液聚合产物为主。

80年代初，国外已开发通过反向乳液聚合制得的P AM乳胶产品，其性能明显优于水溶液聚合产品。

近几年，我国也正开展这方面的研究工作，并取得了一些进展，但与国外先进水平相比还有一定的差距。

采用水溶液法、反向悬浮法和反向乳液法均可制备PA M，国内市场上的PA M主要是水溶液聚合产物，存在着溶解慢、溶解不完全等缺点。

反向乳液聚合法有利于反映热的散发，可制备分子量高、溶解性好的产品，但工艺较复杂，生产成本较高，难制得稳定的乳液，而且乳状产品运输不方便。

反向悬浮法是近十几年来发展起来的新方法，这方面的研究性文章最早由M.V.D im on ie 等人于1982年发表。

反向悬浮聚合法能克服上述两法的不足生厂工艺简单、成本低，便于实现工业化，产品分子量可达千万以上，溶解性能比水溶液聚合产品好，可直接得到粉状或粒状产品，包装和运输方便。

目前，国内外对丙烯酰胺反向悬浮法的研究不多，且仅限于实验室研究，有关中试方面的研究尚未见报道。

五、课题研究的目标六、课题研究的方法添加剂引发剂↓丙烯酰胺单体→离子交换塔→聚合反应釜→离心机→滤饼洗槽→干燥→包装↑氯化胺、蜜白胺、工艺水七、课题研究的计划毕业设计于2004年2月至6月，具体安排如下：一、2月7日—21日毕业实习；二、2月22日—28日实习总结及毕业设计的准备；三、2月29日—3月13日资料的查阅及总结；四、3月14日—20日确定初步设计方安；五、3月21日—27日画出工艺流程简图；六、3月28日—4月24日工艺计算（物料衡算、能量恒算及设备选型）；七、4月25日—5月15日画主要设备图；八、5月16日—29日绘制带控制点的工艺流程图；九、5月30日—6月12日编制、整理设计说明书；十、6月13日—20日总结毕业设计环节、准备答辩。